PAPEIS PARA SACARIA

Eng ANTONIO CARIAS DE MACEDO COELHO

Eng ALBERTO DE SOUZA

INTRODUÇÃOOs Papéis de uso industrial a exemplo de outros segmentos vem sofrendo nos últimos anos uma crescente

busca na qualidade e queda nos custos Com um mercado cada vez mais exigente e competitivo se torna

natural a perseguição de parâmetros de qualidade e a redução dos custos quer na matéria prima quer no

processo

Um dos segmentos mais afetados foi o do krafì natural que mesmo com o desenvolvimento do extensível

tornou tal caminho irrevogável com desenvolvimentos adicionais entre os quais os mais importantes

foram o refino de alta consistência e a secagem a ar

O Mercado brasileiro a exemplo do mundial tem seu principal mercado na industria cimenteira que

dentro de suas necessidades baliza as características necessárias ao papel para sua sacaria

Nos ateremos mais as necessidades do papel para a sacaria de cimento sem desprezarmos as demais

utilizações

SACARIA

Os critérios mais importantes para o saco de papel são

TEA

Printabilidade

MaquinabilidadePorosidade

Fricção

Observamos que estes parâmetros são para o mercado brasileiro visto não termos o uso de sacaria branca

TEA

O mais importante parâmevo para a sacaria nos dá uma boa imagem da resistëncia e qualidade do saco

de papel Altos valores de TEA possibilitam a redução do número de folhas e da gramatura da folha no

saco de papel Se relaciona diretamente com os resultados de Drop Teste O TEA balanceado é o critério

básico para a construção de um bom saco Com a obtenção de altos TEA temos uma sensível redução nos

custos de papel na sacaria

TEA Tensile Eneggy Absorption Absorção da Energia de Tensão

É a combinação do total de rigidez conseguida através da microcrepagem e da força de tensão a qual

demonstra a máxima força que o papel suporta sem quebra

O TEA é o trabalho total dado por unidade de área do papel quando forçado até a mptura emJm2

O ÍNDICE DE TEA é a absorção de tensão dividida pela gramatura Jg

i

ISO 19242

Os benefícios de altos TEA podem ser separados para o conversor e para o usuário

Para o conversor de saco permite menores gramaturas a reduçi3o de número de folhas com o

conseqüente uso de menos papel para a mesma quantidade de sacos Uma menor área de

estocagem e um maior número de sacos por pallets o que representará uma reduçáo nos

custos de transporte

Para o usuário representará uma menor gramatura com a resistência do saco mantida menos quebrasuma área de estocagem menor para os sacos vazios e custos com sobras reduzidos

PRINTABILIDADE

A capacidade de impressão que tem os parámetms de

Melhoria da maciez da superfícieUma impressão livre de sujeira com a melhor ligação entre fibras

Uma boa formaçi3o boa distribuiçi3o de fibras balanceada

MAOf7lNAB7LIDADE

Ou as condiçbes de melhoria de operação com a busca de melhor rigidez a melhoria do perfil de umidade

e do perfil de gramatura

A Rigidez dá ao conversor um aumento de velocidade na produção e para o usuário uma maior eficiência

no enchimento do saco e no manuseio dos sacos com boca aberta Também um manuseio mais eficiente

com sacos de válvulas em equipamentos de enchimento automático

A melhoria nos perfis de umidade e gramatura trazem como beneficio ao cometsor

Um aumento na velocidade de produçãoUma qualidade mais balanceada com menor rejeitosUma melhor maquinabilidade na impressi3o

E paza os usuários uma menor quebra com menos rejeito e perdas

POROSIDADE

É um parâmetro que dá ao conversor condição de menor ou nenhuma perfuração no saco e uma

quantidade menor de papel em cada saco mais az escapa durante o enchimento

Para o usuário do saco dá um enchimento mais rápido as dimensões do saco são reduzidas menor sujeira

no processo de enchimento sacos mais cheios com maiores facilidades de manuseaz e palletiar e sacos

mais limpos e mais estáveis nos pallets

FRCCAO

É importante para a estabilidade dos sacos nos pallets

J

7

PRODUCÃO

Através dos anos as empresas produtoras de papel Kraft para sacaria vem em observância aos critérios

acima mencionados produzindo e desenvolvendo papeis com especial atenção na qualidade e custos

Para o cimento se tem a necessidade de um papel excepcionalmente forte de preferência com alta

porosidade Entretanto até agora produzir papel com ambas características não tem sido fácil

A Continua procura por estes critérios assegurou o conhecimento das tecnologia necessárias tanto no setor

de fibras com o controle de campo como nos desenvolvimentos de processo

A Fibra clássica para este tipo de papel tem sido o pinos que com seus diferentes tipos teve

desenvolvimento através de forte pesquisa tanto no hemisfério norte como no Brasil Observamos que já

temos hoje no Brasil papeis de boa qualidade produzidos através do bambu que competem em igualdadecom os papeis de pinos Tal desenvolvimento feito através de intensa pesquisa e altos investimentos já

dão a segurança no uso desta matéria prima em condições normais

FIBRAS BAMBU

O Bambu teve seu desenvolvimento para papeis fortalecido pela sua morfologia fibra considerada longa

não tanto como a de pinos tem como vantagem trota parede mais grossa o que dá características de

resistëncia próprias dando condições para a confecção de papeis de diferentes àpos com excelentes

resultados

Com seu desenvolvimento passouse a condição de uso em grande escala tendo na formação seu principal

desafio pois com um zeta potencial alto sua condição de aglomeração necessita cuidados especiais no

cozimento no approach floro e na mesa plana

Suas características de fibra o fazem de alto uso para cartão porém com um TEA elevado prestase ao

uso de sacaria de forma competitiva

Observamos que a fibra não tem hoje todo seu potencial explorado porém é clara sua competitividade com

o pinos em vários aspectos com vantagens

TEA

A busca pelos parâmetros mais importantes levou ao desenvolvimento de tecnologia em diferentes pontos

do processo desde o cozimento com a preservação das caraterísticas fisicas da fibra bem como da

preservação e uso acentuado destas características em todas as etapas

O mais importante parâmetro usado no saco de papel é o TEA e foi nele a concentração de esforços e

investimenros para a melhoria da qualidade e redução nos custos

O Principal paro isto foi a microcrepagem com o papel extensível Com o desenvolvimento desta

tecnologia já usado em praticamente todas as produtoras de papel para sacaria foram desenvolvidos o

refino em alta consistência novas seções de prensagem e túneis de secagem

Com o extensível se buscou um papel de maior resistência com valorização dos testes em sentido de

máquina

No refino em alta consistência se otimizou o tratamento da fibra preservandoa e obtendo altos valores nos

testes também em sentido transversal a máquina

Nos ateremos mais a esta tecnologia em função de ser nova no Brasil e já lazgamente usada no hemisfério

norte

PAPEIS RAIT IXTENSIVEL

Com o desenvolvimento e o domínio da técnica de micro crepagem a sacaria multifolhada se estabeleceu

com o extensível atingindo parâmetros que tornavam o krafi natural sem condições de competir O

desenvolvimento do extensível que remonta a segunda guerra trouxe valores de elongação e tração

superiores na faixa de 10 no sentido longitudinal da folha ou seja no sentido do papel na máquina O

Processo hoje utilizado nada mais é do que a alteração da superficie do papel que de lisa passa a micro

coaugada sofrendo a ação de uma manta de borracha sobre um nip

Desde o início se entendeu o conceito da energia de trabalho no papel de embalagem Com os papeis que

se podem fabricar com esta técnica com grande energia e com pequena queda no rasgo já mostrando

valores de tração e elongação bastante aumentados

Os papeis extensíveis mostrando importantes aumentos de energia no sentido da máquina e menos no

sentido transversal Conforme podemos observaz nas Figs

FIGURAS 1 e 2 ANEXO

Com a estabilidade do uso do extensível passouse a trabalhar com valores no sentido de máquina fixos

em aproximadamente 8 Ou seja com valores de absorção de energia no sentido de máquina de três a

cinco vezes a do papel normal

Obviamente só o extensível não dá a resposta de qualidade e mesmo seus valores são balizados dentro de

parâmetros aceitos sem prejuízo de outras características do papel O Nível de elongação e tração devem

manter a rigidez e não sobrecarregar a capacidade do transformador em manter seus níveis de produção

Com a qualidade obtida com o extensível passouse a fabricar sacos multifolhados em gramaturas menores

ou em quantidade de folha menor por saco sem perder na qualidade

Isto trouxe o uso do extensível ou semi extensível como substituto do lcraft Hoje já atingindo percentuaiselevados na sua substituição

Com a entrada do papel extensível verificouse que a tendëncia era aumentar a gramatura e reduzir o

número de folhas no saco O que trouxe bons resultados

São óbvias as vantagens com esta política Em alguns casos com a reclamação do usuário com a

diminuição do número de folhas mantinhase o número de folhas e diminuíase a gtamatrra O que

mostrouse errôneo para o uso do extensível

Com o extensível houve uma mudança já que anteriormente os valores transversais a máquina eram

maiores agora a situação tinha se invertido já em valores muito maiores As propriedades no sentido de

máquina com o extensível se modificavam razoavelmente tínhamos as propriedades transversais frágeis

Ficando claro que um saco multifolhado com papel normal quando em teste de queda submetiam o papel a

tensões em sentido transversal Portanto temos maus resultados nestes testes As quedas em superficie

plana submetem o papel a tensões biaxiais no saco Portanto ambos os sentidos são críticos

Com o desenvolvimento priorizouse os avanços nas propriedades transversais Sendo no começo dos

anos 70 a utilização do refino em alta consistëncia dando as fibras características especiais Já nesta época

se mostrou que quando o papel passa pela unidade extensível o seu módulo de Young se modifica e sua

resistëncia de dobra se reduz Durante a fase seguinte no final da secagem se o papel não tiver forças

tensores ele encolherá mais facilmente O que resultou na técnica dos túneis de secagem

Com esta duas técnicas conseguiuse um papel quase quadrado com altos níveis de energia Obtendose

valores de 8 em ambos os lenidos

Todos estes avanços até o inicio dos anos 80 tiveram um impacto forte no desenvolvimento dos sacos

multifolhados

Podemos ver a origem com a concepção para os anos 60 de rês folhas de 200gm2 A medida que a

qualidade aumenta a gramattrra diminttiu paulatinamente

Sendo o saco de cimento o que mais sentiu o processo Este saco tem que ser competitivo para embalaz um

produto relativamente barato Conseguiuse baixar para folhas de 100gm2 o que teve efeitos muito bons

Finalmente chegandose a 85gm2

E agora A tendência imediata é o uso para 2 folhas de 70 gm2 com o uso das novas técnicas

REF1N0 EMALTA CONSISTÊNCA

Mudanças tecnológicas não são comuns na indústria de papel e celulose Os métodos e equipamentos são

aproximadamente os mesmos de gerações atras

Por conveniência usase no preparo de massa a fibra de uma forma a ser facilmente transportada

Com isto o transporte da polpa se faz a baixas consistência

O Refino em alta consistência é uma técnica de preparo de massa na qual a massa é refinada numa

consistência ate dez vezes maior do que a usada no refino convencional

A Ausëncia da água de lubrificação durante o refino causa mudanças essenciais no processo de refino

No refino de baixa consistência as fibras são tratadas fundamentalmente pelo uso do contato entre discos e

fibras no caso em que a abertura deve ser mínima No refino em alta consistência a massa e refinada pelo

contato e fricção ente as próprias fibras

Ouso do papel extensível com preparo de massa em alta consistência reforça o conceito de Capacidadede Trabalho que é determinante para seu ttso

A Capacidade de trabalho também chamada de resistência a ração é uma medida da capacidade do papelde receber energia

Aqui se mede a carga de ruptura e a dilatação da lámina de papel Tal medida avalia a capacidade de

deformação de resistência a carga grande dilatação da folha até a ruptura e o valor absoluto de carga

para mpttua

O Papel nestas condições tem como aptidão aumentar características fundamentais como a

extensibilidade dando resistência a raptora e capacidade de trabalho

O refino em alta consistëncia apresenta também tun balanço favoffivel no cottstrmo de energia baseado na

minimização das perdas de potência nos refinadores

No refino de baixa consistência com alta velocidade as perdas de potência principalmente compostas das

perdas hidráulicas do refinados podem somaz mais do que a metade da carga nominal do refinados Em

contraste com o refino de alta consistência aonde não há praticamente perdas hidráulicas ficando então a

perda de potência em 5 a 10 da nominal do refinados

O esquema do refino em alta consistência demanda o recebimento em consistência a 30 com sistema

apropriado para a retirada e circulação de água O sistema é baseado no fato de que na refinação em alta

consistência tuna grande quantidade de energia de refino pode ser transferida paxá a massa em tmt ciclo

de refino eg 250 kWht Se esta quantidade de energia for transferida para massa em baixa consistência

muitos ciclos de refino são necessários sendo obrigatório muitos refinadores acoplados em série

Outra vantagem do refino em alta consistência pode ser citado Se a refinação é feita em um grande

refinados em alta velocidade a consistëncia de refino não é criàca Uma refinação satisfatória pode ser

alcançada numa faixa de consistëncia de aproximadamente 20 Porém a consistência mais favorável é

na faixa de 30

10

As vantagens ganhas com a aplicação do refino em alta consistência podem ser utilizadas na fabricação de

papeis mais fortes com ênfase no ganho transversal ou ainda no uso de matérias primas inferiores com a

manutenção de altos valores

O Relatório 1071 do Instituto de Papel e Celulose da Finlândia mostra que no mínimo 20 de apara

podem ser mixarias com celulose comum de pinos sulfata sem perda das qualidades essenciais para

papel de sacaria porem somente quando é usado o refino de alta consistência

PROPRIEDADES DO PAPEL E MÉTODOS DE TESTES

Veremos a seguir alguns dos principais métodos de testes considerando MD coma propriedades do

papel no sentido de direção da máquina e CD na direção transversal

GRAMATURA gm2 ISO 538

É o peso base do papel a relação entre o peso e a área de face

TRAÇÃO kNm ISO 19242

É a força máxima que o papel irá agüentar antes de quebrar Sendo um dos parâmetros do TEA

ELONGAÇÃO ISSO 19242

É a medida da distensão do papel quando estendido ate a ruptura em percentuais

Os valores de Tração e Elongação nos dão o TEA

FIGURA 3 ANEXO

TENSILE ENERGY ABSORPTION T E A Jm2 ISO 19242

O TEA é a mais importante propriedade para cálculo da resistência da parede do saco Verificado pela

relação entre TEA e Drop teste

O Saco solto em uma superficie plana terá seu conteúdo em movimento sobre as paredes do saco

provocando movimentos com forças de distensão sobre estas paredes Para resistir a estas forças o papel

deverá ter valores de tração e elongação de modo a absorver esta energia sem ruptura ou seja deverá ter

TEA compatível

Temos o TEA calculado para ambos os sentidos do papel IvID e CD

Cumpre ressaltar a importância do TEA balanceado o que veremos melhor adiante

RASGO mN ISO 1974

O Rasgo é a força requerida para continuar a rasgaz o papel a partir de um cone inicial na folha de papel

O Rasgo é importante para sacos costurados aonde o buraco da agulha pode ser uma fonte do corte inicial

COBB 80s gm2 ISO 535

É a quantia de água absorvida pela face do papel em um dado tempo O mais comum é o Cobb 60Seg

aonde o tempo é de 60 segundos

O Cobb influencia a printabilidade e a colagem do papel

BURSTING STRENGHT ESTOURO kPa ISO 2758

O Estouro é a medida da máxima pressão que se pode aplicar ao pape a um certo ángulo da face A

Pressão é aplicada pelo dispazo de rrrtt diafragma elástico circulaz

GURLEY NUMBER RESISTENCIA DO AR s ISO 56385

11

A Resistëncia ao az é a medida do tempo dado pam 100 ml de az passar através de uma determinada

superficie da folha de papel Tempos pequenos significam uma alta porosidade do papel observandose

que isto pode ser descrito como uma alta permeabilidade ao az tanto quanto uma boina resistência ao az

Para sacos de válvula com produtos em pó um papel poroso pode significar maiores velocidades de

enchimento menores volumes de saco e um limpo processo de embalagem

UMIDADE ISO 287

É a medida dada pela diferença de peso da amostra antes e depois de seca em forno a 105C A Umidade

depende mais do meio do que das características do papel O que quer dizer que é influenciado pelo meio

ambiente que se for úmido dará ao papel uma umidade relativa alta e vice versa

As propriedades do papel são fortemente dependentes da umidade Por isto os testes devem ser feitos em

um padrão com 50 RH a 23C

v

A variação do TEA da tração e da elongação com a umidade é sentida

A elongação cresce com alta umidade e a tração diminui

O TEA tem os melhores valores da faixa de 7 10 de umidade

SACO DE PAPEL

É sabido que a qualidade do saco depende da qualidade do papel Tendo os papeis de mercado um

desenvolvimento quase uniforme nas propriedades do papel no senúdo de máquina as propriedadestransversais são as que podem ter maior desenvolvimento eimportância na busca de qualidade e

competitividade Os papeis extensíveis contribuíram de forma acentuada na qualidade e custos para a

confecção da sacaria

O Projeto de uma sacaria depende do conhecimento das qualidades de um papel kraft em realidade das

propriedades fisicas do papel Isto é conhecido pelas médias dos valores de TEA nos sentidos MD e CD

E com a pressão cada vez maior para se reduzir o número de folhas de um saco estes cálculos se tornam

essenciais

Em 1965 McKce e Whitsitt apresentaram o mais completo trabalho sabre o assunto mostrando a relaçãoentre o drop teste de um saco multifolhas e os valores de TEA do papel do saco Esta relação pernianece

válida até hoje apesar da evolução até os dias de hoje

Os esforças iniciais de desenvolvimento foram no sentido de melhorar as propriedades MD com o

desenvolvimento do extensível Posteriormente vieram os desenvolvimentos das propriedades CD com o

refino em alia consistência e os secadores a ar Flãkt Dryer

Porem as propriedades MD e CD continuaram a serem consideradas individualmente isto por terem

processos diferentes no desenvolvimentos eobtenção das propriedades de TEA em cada dveção

Mas o fabricante de saco necessita conhecer a Força total do saco independente dos métodos de fabricaçãousados Um só valor que dê uma predição conftável da performance do saco

Este valor é dado pelo TEA BALANCEADO que é calculado a partir dos TEA s MD e CD pelo uso da

fórmula como a seguir

TEA BALANCEADO TEA MD CTEA CD

1C

12

Onde C é uma constante que varia com as dimensbes do saco o tipo de drop e o número de folhas

Para drop este flat podemos pegaz C com 13 para 4 folhas 17 pam 3 22 para 2 e 27 para 1 folga

Também podemos calculaz o TEA balanceado por

043 TEA MD 057 TEA CD P 4 folhas

037 TEA MD 063 TFr4 CD P 3 folhas

031 TFJ MD 069 TFJ1 CD P 2 folhas

021 TF4 MD 073 TEA CD P 1 folha

O diagrama abaixo mostra a importância do TEA balanceado para papeis sack kraft A experiência

mostra que para run saco de 50 Kg usado nos sistemas mudemos deve haver urn TEA balanceado de 400

Jm2

FIGURA 4 ANEXO

As propriedade no sentido transversal são muito importantes para a performance do saco

A partir do diagrama podemos ver o seguinte

Para alcançar 400 Jm2 quando run papel de baixa qualidade é usado com o índice de TEA de 10 Jg o

saco deve ser feito com 4 folhas de 100 gramas cada

O papel extensível com índice de TEA de 25 Jg torna possível o uso de 2 folhas de 80 gm2 com os

mesmos resultados de saco

Hoje jâ temos papeis com índice de TEA balanceado de 31 Jg ou mais

Isto significa que com o uso de papeis extensíveis se torna possível a redução da quantidade de materiais

pam se fazer um saco

CÁLCULO PARA SACOS DE PAPEL

Qualidade TEA TFr4 Gram Gramat Teórica Peso Redução Quantidade

do papel total balanc Total de cada folha de cada de mate de papel p

psaco índice psaco saco

milhãodo papel 2fl 3fl 4fl Sfl a 1 m2

sacos

Jm2 Jg gm2 9 ton

Fomecl 438 11 398 100 80 398 0 398

Fomec2 438 21 209 104 70 209 48 209

Fomec3 437 31 141 70 141 65 141

BIBLIOGRAFIA

Manuais da AssiDomãn

Normas ISO

1

13

FIGURA 1

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